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NOx大量的排放给人类生产生活和身体健康构成了很大威胁,生态系统也深受其害,遭到破坏。随着NOx排放量的日益增长,我国各个行业领域都受到了很大的影响,必须采取措施加以控制。选择性催化还原（SCR）是目前被认为效果最好的NOx控制技术。V2O5是一种常见的金属氧化物,现被广泛用作商用催化剂的活性组分,具有脱硝效率高的特点,但其本身局限性也很明显,催化剂保持高活性的温度较高且温度窗口较窄（300～400℃）。若催化剂在低温下（<200℃）,依旧能够保持良好的催化性能,这将拓宽它的工作温度窗口,能够应用于燃煤烟气温度较低的钢铁水泥等行业,减少生产过程中NOx的排放。而催化剂的高效性与催化剂表面酸性以及本身的氧化还原性能息息相关,催化剂表面酸性和氧化还原能力越强,催化剂活性越高。基于此背景,大力开发高效的低温脱硝催化剂具有重要意义。本文首先通过量子化学,对催化剂的活性组分进行了初步筛选。通对不同金属氧化物表面反应气体的结合能、吸附前后反应气体键长变化、吸附后Mulliken电荷分析以及分态密度分析,最终筛选出了Mn、Ce两种活性金属进行下一步的实验。采用溶胶凝胶法制备Mn/Ti O2和Ce/Ti O2催化剂,进行活性评价和催剂抗硫性能测试,并运用NH3-TPD,XPS,DRIFT,H2-TPR等技术进行催化剂的表征分析。可以发现所有实验温度下Mn/Ti O2催化剂比Ce/Ti O2催化剂的活性更好、N2O选择性更低,前者活性最高可达92.5%,210℃时两者N2O选择性分别为10.5%和15.4%;另外,前者具有相对更佳的抗硫性能,SO2中毒后活性比Ce/Ti O2催化剂高20%。并且通过表征发现,Mn/Ti O2催化剂拥有更好的氧化还原性能但催化剂表面NH3的吸附性能劣于Ce/Ti O2。为了进一步判定哪种催化剂的催化性能更佳,进行了反应动力学实验。构建了反应动力学模型,计算了不同温度下的选择性催化还原反应速率,以及不同机理条件下的反应速率常数。探究了反应过程中的非选择性催化还原和NH3过度氧化的副反应对催化活性的影响。最后发现,Mn/Ti O2催化剂的反应速率明显高于Ce/Ti O2催化剂,且后者更易受副反应的影响;两种催化剂的活化能分别是20.96 k J/mol和37.26 k J/mol,Mn基催化剂的活化能更低,催化反应更易进行。可以看出,Mn/Ti O2总体的催化活性更佳。另外,探究了不同催化剂的抗硫性能,并进行了催化剂改性。通过SEM-EDS,TG-DTG,XRD的表征手段分析了改性前后催化剂抗硫性能变化的原因。